Строительные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального обучения

«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»

Строительный факультет

Контрольная работа по дисциплине

«Строительное материаловедение»

Работу выполнил

Кузьмин Д.Л.

Чебоксары 2012г.

Часть 1. Вариант 3

Задача 1. Определить коэффициент размягчения плотного известняка, если прочность его образца куба в сухом состоянии 122 МПа, а в насыщенном водой состоянии ? 106МПа. Сделайте вывод о водостойкости данного материала.

Решение:

1) Найдем коэффициент размягчения:

(1)

где Rнас -- предел прочности материала в насыщенном водой состоянии, МПа;

Rсух -- предел прочности сухого материала, МПа

кгс/см2

Коэффициент размягчения = 0,86 кгс/см2, для разных материалов он может принимать значение от 0 (необожженные керамические материалы) до 1 (стекло, сталь, битум), чем ближе к 1, тем материал более водостойкий. Принято, что материалы с коэффициентом размягчения более и равным 0,8 относятся к водостойким, отсюда можно сделать вывод: Материал является водостойким и его можно применять в строительстве объектов в местах с большой влажностью, а также сооружений непосредственно в воде. Данный материал будет сохранять свои свойства и прочность при придельном водонасыщении.

Задача 2. Рассчитать расход древесных опилок (по массе), необходимый для изготовления 80000 шт. пористых кирпичей со средней плотностью 1340 кг/мЗ. Средняя плотность керамического кирпича из той же глины равна 1670 кг/мЗ. Средняя плотность древесины, из которой получены опилки, 480 кг/мЗ.

Решение:

1. Найдем объем 1-го кирпича (перемножив его размеры):

Vк=0,25*0,12*0,065=0,00195 м3

2. Массовые доли опилок и глины в одном пористом кирпиче можно рассчитать из системы формул:

?г * Vг + ?о * Vо= ?к * Vк (2)

Vг + Vо= Vк

подставив известные значения, получим:

1670 * Vг + 480 * Vо= 1340 * 0,00195 = 2,613

Vг + Vо= 0,00195

Решаем систему:

Vг = 0,00195 - Vо

1670 * (0,00195 - Vо ) + 480 * Vо = 2,613

3,2565 - 1670* Vо+ 480 * Vо = 2,613

3,2565 - 1190* Vо = 2,613

1190 * Vо = 0,6435

Vо = 0,00054 м3

3. Масса опилок на один кирпич будет равна:

mо= ?о * Vо (3)

mо= 480 * 0,00054 = 0,2592 кг.

4. Для изготовления 40000 кирпичей, потребуется:

0,2592 * 80000 = 20736 кг. опилок.

Ответ: Для изготовления 80000 кирпичей, потребуется 20736 кг. опилок.

Вопросы

1. В чем различие между истинной и средней плотностью материала

Плотностью называется масса единицы объема материала. Чтобы вычислить плотность r (кг/м3), надо знать массу материала m (кг) и его объем V (м3).

r=m/V

Большинство строительных материалов - пористые материалы, т.е. в их объеме помимо твердого вещества находятся воздушные ячейки (поры), заполненные воздухом, плотность которого несравнимо ниже плотности твердого вещества. Поэтому для строительных материалов определяют две характеристики: истинную и среднюю плотности.

Средней плотностью материала называют плотность, когда при расчете берется его полный объем, включая поры и пустоты.

Средняя плотность камней не нормируется, но определяется и указывается в паспорте.

Истинной плотностью называют плотность того вещества, из которого состоит материал. При расчете объем материала вычисляют без пор и пустот. Истинная плотность каждого вещества - постоянная характеристика, которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, без изменения его химического состава или молекулярной структуры. В этом и заключается существенное отличие истинной плотности от средней. Для расчета истинной плотности материала его нужно получить в абсолютно плотном состоянии (без пор).

2. Что такое прочность материала? Как ее определяют? Привести значение предела прочности при сжатии для известняков, гранита, бетона, кирпича и стали

Промчность (в физике и материаловедении) -- свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

Свойство материалов сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате внешней нагрузки, называют прочностью. В конструкциях материал испытывает различные внутренние напряжения от сжатия, растяжения, изгиба, среза, кручения. Поэтому прочность материалов характеризуется обычно пределом прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании и др.

Предел прочности численно равен напряжению в материале соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение образца. Прочность материалов, выявляемая при испытании отдельных образцов, является условной. Она зависит от формы и размеров образца, скорости нарастания нагрузки и состояния нагружаемой поверхности. Для некоторых материалов прочность зависит от температуры (асфальтобетон), влажности и др.

Для испытания материала на прочность при сжатии обычно отбирают не менее трех образцов для одного определения. Формы и размеры образцов должны соответствовать требованиям ГОСТа или технических условий для каждого вида материала. Числовое значение предела прочности при сжатии для большинства строительных материалов определяет его марку. Отношение предела прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии к пределу прочности в сухом состоянии называют коэффициентом размягчения.

Для определения предела прочности при растяжении из испытываемого материала изготовляют образцы определенной формы и размера. Испытание на разрыв проводят на разрывных машинах и приборах, снабженных захватами, в которые закладывают образец. Предел прочности при растяжении определяют как частное от деления разрушающей силы на площадь образца до разрыва. В некоторых случаях прочность оценивается разрушающей силой, приложенной к стандартному образцу (испытание прочности рулонного материала).

На скалывание испытывают главным образом образцы древесины. В зависимости от направления действующих сил различают скалывание вдоль и поперек волокон. Каменные материалы (природные и искусственные), применяемые для устройства дорог, полов, тротуаров, фундаментов под молоты и т. д., подвергаются ударным нагрузкам. Испытание на удар каменных материалов производят на специальном копре. Образцы для испытания применяют в виде цилиндриков диаметром и высотой 25 мм.

Сопротивление каменного материала удару определяется количеством работы, затраченной на разрушение принятого стандартного образца, или удельной работой, отнесенной к единице его объема или площади.

Предел прочности при сжатии известняка 10-- 200 кг/см2

Предел прочности при сжатии гранита колеблется 1000 - 2500 кг/см2 и выше. Пределы прочности кирпича или камня при сжатии должны быть не менее значений, указанных в таблице 1.

Марку кирпича по прочности устанавливают по значениям пределов прочности при сжатии и изгибе, камня -- по значению предела прочности при сжатии.

Таблица 1-- Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе

Марка изделий	Предел прочности, МПа при сжатии
	одинарных, «евро» и утолщенных кирпичей; камней	крупноформатных камней
	Средний для пяти образцов	Наименьший для отдельного образца	Средний для пяти образцов	Наименьший для отдельного образца
М300	30,0	25,0	30,0	25,0
М250	25,0	20,0	25,0	20,0
М200	20,0	17,5	20,0	17,5
М175	17,5	15,0	17,5	15,0
М150	15,0	12,5	15,0	12,5
М125	12,5	10,0	12,5	10,0
М100	10,0	7,5	10,0	7,5
М75	--	--	7,5	5,0
М50	--	--	5,0	3,5
М35	--	--	3,5	2,5
Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот
М100	10,0	7,5	--	--
М75	7,5	5,0	--	--
М50	5,0	3,5	--	--
М35	3,5	2,5	--	--
М25	2,5	1,5	--	--
П р и м е ч а н и е -- При определении предела прочности при сжатии и изгибе кирпича и предела прочности при сжатии камня площадь нагружаемой грани изделия вычисляют без вычета площади пустот.

Значение предела прочности при сжатии чугуна 60 4-120 кГ/мм2 (т. е. 5,88-lO9 - 11,76- 10е дин/см2 = 5,88-1084- 11,76- 10е Па) и стали 200 кГ/мм2 (19,6-10° дин/см2 = 19,6-108 Па).

Предел прочности алюминиевого сплава АД-31 - 18кг/мм2, что ниже нержавеющей стали - 55кг/мм2. А теплопроводность алюминия - 221 Вт/(м?С), что выше чем у нержавеющей стали - 40 Вт/(м?С).

3. Перечислить основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулканического туфа и указать, для каких целей в строительстве применяют эти материалы

Гранит не только красивый, но и крепкий камень. Он имеет большую прочность при сжатии. Прочность при растяжении его составляет только от 1/60 до 1/40 предела прочности при сжатии. По размерам зерен различают граниты мелко-, средне- и крупнозернистые. Лучше всего механическим воздействиям сопротивляются мелкозернистые граниты. Они более равномерно изнашиваются при истирании, устойчивее против выветривания и меньше растрескиваются при нагревании, чем средне- и крупнозернистые. Крупнозернистые граниты недостаточно огнестойки. При нагревании они увеличиваются в объеме и растрескиваются. Поэтому в жилых домах, капитальных зданиях гранитные ступени лестниц и плиты после пожара часто растрескиваются.

Граниты хорошо обрабатываются: шлифуются, обтесываются и полируются. Благодаря замечательным свойствам гранита, таким, как высокая прочность при сжатии (от 120 до 300 МПа), сравнительно небольшая прочность при растяжении, большая плотность, малое водопоглощение (менее 0,5 - 0,8% по объему), высокая морозостойкость, очень значительная теплопроводность, очень хорошее сопротивление истиранию, его широко применяют в качестве строительного и облицовочного материала.

На фундаментах из гранита покоятся монументальные сооружения; он идет на строительство мостов, набережных и цоколей крупных зданий; гранитная щебенка лежит в основании автострад; брусчаткой из гранита выложены улицы многих городов.

Мрамором в строительной практике называют метаморфические породы средней твердости, принимающие полировку. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность. Наибольшей прочностью и наилучшей полируемостью отличаются мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зерен. Структурно однородные мраморы морозостойки. В подавляющем большинстве случаев мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами. Окраска мрамора зависит от примесей. По декоративным свойствам возможностям обработки и широте применения мрамор делят на белый, серый и цветной. Белый мрамор легко поддается обработке. Его технические характеристики позволяют пережить лютые морозы и механические повреждения, однако через некоторое время он может потерять свою красоту и блеск, потускнеть и покрыться желтыми пятнами. Именно из-за этого его следует с осторожностью применять при облицовке фасада. Серый мрамор хорошо обрабатывается и полируется. Его используют для наружной и внутренней облицовки.

Мрамор реагирует на кислоты, в том числе на пищевые, а также разрушаются от действия соляной кислоты.

Мрамор применяется с античности как конструкционный и облицовочный архитектурный материал. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора, также как и гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов и фонтанов.

Свойства вулканического туфа. Физико-механические характеристики варьируются в зависимости от вида камня. Например, степень спекания, в зависимости от которой выделяют спёкшиеся и сцементированные разновидности, определяет параметр прочности. Плотность породы составляет 2400-2610 кг/м3; объёмный вес варьируется от 1370 до 2050 кг/м3. Степень водопоглощения по весу может достигать 23,3 %. Морозостойкость данного материала невелика - около 25 циклов замерзания-оттаивания. Коэффициент водонасыщения варьируется в пределах 0,57-0,86, коэффициент размягчения - 0,72-0,89. Предел прочности вулканической породы при сжатии составляет 13,3-56,4 МПа. Для строительных целей большое значение имеет такая характеристика этого камня, как низкая теплопроводность (0,21 - 0,33 Вт/°С). По результатам исследований в местах с холодным климатом установлено, что сооружение, построенное из вулканического туфа или облицованное плиткой из него, долго сохраняет большое количество тепла, что экономит немало средств на отопление. Теплоотдачу благодаря его применению можно снизить на 35-40 %.

Область применения вулканического туфа

Минерал обладает характеристиками, благодаря которым он широко приводится в использование в строительных и архитектурных целях. Камень имеет приятную текстуру и широкую цветовую палитру, обладает тепло- и звукоизоляционными качествами, прочностью, долговечностью. Простота его добычи и лёгкость в обработке позволили ещё древним народам использовать его в качестве строительного материала, из которого были возведены такие известные культовые объекты, как монастырь Лмбатаванк (VII в.), церкви Аствацацин (VI в.), Ереруйк (V в.) и другие сооружения, которые дошли до наших дней в полной сохранности. Сейчас в цельном виде вулканический туф выходит на рынок в виде крупных стеновых блоков или облицовочных плит. Ему можно найти применение и в наружной облицовке здания, и в дизайне внутреннего интерьера. Благодаря гидравлическим качествам туф используют в виде песка или щебня для различных растворов, добавки к цементу, воздушной извести, к другим строительным и штукатурным смесям. Из него производят стойкие краски, включают его в состав шлакобетонных блоков. Также его используют для изготовления художественных поделок и предметов домашнего обихода.

Самыми популярными продуктами, изготавливающимися из вулканического туфа, являются туфовый щебень, песок их смеси. Они позволяют значительно облегчить конструкцию, не теряя при этом в прочности и долговечности строения. Туфовый песок выпускается фракциями в 0,3-0,5 мм. Он может служить минеральной добавкой в цементы, наполнителем пеноблоков, пенобетона, его используют для лёгких выравнивающих стяжек, а также монтажных, кладочных, штукатурных и других растворов. Туфовый щебень производится фракциями 5-10, 5-15, 10-20, 20-40 мм. Он находит применение для конструктивных легких бетонов классов до В35, В40, тепло- и звукоизоляционных засыпок, монолитных облегченных конструкций, мелкозернистых лёгких бетонов, лёгких бетонов на зольных гравиях, керамзитовых и шунгизитовых заполнителях и др. Туфовая смесь используется для легкобетонных стеновых камней (в качестве альтернативы для шлакоблоков, керамзитоблоков), фундаментно-стеновых блоков и для других строительных целей.

Известняк. Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м3, колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м3 (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м3 (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Во влажном состоянии прочность известняков часто снижается. Для большей части месторождений характерно наличие известняков, не однородных по прочности. Потери на износ, истирание и дробимость увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков. Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Известняк -- важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производствабетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог,фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.

4. Какие разновидности облицовочной керамики применяют в строительстве и каковы требования к их качеству

Облицовочные материалы и изделия применяют для вертикальной и горизонтальной отделки поверхностей с целью защиты их от увлажнения, механического повреждения, воздействия огня, химических веществ, обеспечения требуемых гигиенических норм, удобства уборки, придания облицовочным поверхностям декоративности.

Различают наружную облицовку и внутреннюю.

Для облицовки фасадов применяют

· кирпич лицевой (сплошной и пустотелый),

· камни лицевые (пустотелые),

· керамические плитки,

· фасонные детали для устройства сливов, карнизов.

Кирпич и камни керамические лицевые отличаются от обыкновенных большей точностью формы и размеров, однородностью цвета и оттенка в данной партии.

Эти изделия сочетают в себе свойства конструкционных и отделочных материалов. Подбирая исходное сырье, вводя пигменты и регулируя время и температуру обжига, получают кирпич разных оттенков от белого до коричневого. Для придания большей декоративности лицевую поверхность отделывают ангобом или глазурью. Разработана также технология получения двухслойного кирпича с лицевым слоем из цветной или белой глины с красителями. Кроме изделий, имеющих строго геометрическую форму, выпускают камни и кирпичи лицевые профильные, форма и размеры которых оговариваются заказчиком.

При производстве плиток для облицовки фасадов применяют беложгущиеся легкоплавкие глины с добавлением отощающих добавок и плавней. Их производят

· методом прессования из порошкообразных масс (толщиной 4...9 мм) и

· методом литья из керамических суспензий (толщиной до 3 мм).

Плитки могут быть квадратными и прямоугольными, размер их колеблется в широких пределах от 21?21 до 250?140 мм.

Лицевая поверхность фасадных плиток может быть с естественно светлоокрашенным черепком и глазурованной, а по фактуре -- гладкой или рифленой, блестящей или матовой.

Обратную сторону плиток делают рифленой для более прочного сцепления с раствором.

Фасадные изделия должны иметь водопоглощение 6... 14 % и морозостойкость не ниже F25. В зависимости от рельефа лицевой поверхности выпускают также цветные архитектурные плитки типа «ромб», «лепесток», «диагональная», «волна», «шары» и т.д.

Плитки применяют для

· облицовки наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей,

· цоколей зданий,

· подземных пешеходных переходов и

· проездов транспорта.

Для внутренней облицовки используют керамические глазурованные и неглазурованные плитки квадратной, прямоугольной и фигурной формы различных размеров, цветов и рисунков. Плитки всех сортов должны быть одного оттенка без трещин и волнистостей. Водопоглощение плиток не должно превышать 16 %, средний предел прочности при изгибе -- не менее 12 МПа. Плитки должны выдерживать без появления дефектов перепады температур от 125 до 20 °С. Их применяют для облицовки внутренних стен лечебных и торговых помещений, столовых и кухонь, санитарных узлов, бытовых помещений, плавательных бассейнов и т.д.

Для отделки полов, к которым предъявляют требования по чистоте, износостойкости, химической стойкости и декоративности, выпускают керамические одноцветные и многоцветные плитки, квадратные, прямоугольные, шестигранные, пятигранные с длиной грани 50...150 мм, толщиной 10...13 мм, а также ковры из мелкоразмерных плиток определенного рисунка. Полы из керамических плиток водонепроницаемы, хорошо сопротивляются истирающим усилиям, легко моются, кислото- и щелочестойки, долговечны.

Такие полы устраивают в помещениях, подверженных систематическому увлажнению. Это полы в санитарных узлах, банях, прачечных, вестибюлях, школах, торговых залах, на лестничных площадках жилых и общественных зданий, а также в производственных помещениях некоторых предприятий. Водопоглощение плиток должно быть не более 4 %, потеря массы при истирании -- не более 0,67 г/см2, число твердости -- 7...8 по шкале Мооса, прочность на сжатие -- 180...250 МПа, кислотостойкость -- 92...98 %.

Для повышения ударной прочности, стойкости к истирающим нагрузкам и морозостойкости в состав жесткой формовочной массы вводят каменные высевки горных пород, например гранита. Это позволяет получить высокоплотные изделия с гладким или рельефным рисунком лицевой поверхности под природный камень различных оттенков, полированный и неполированный. Водопоглощение таких изделий составляет не более 0,04 %, истираемость -- до 0,1 г/см2, марка по морозостойкости -- F25, прочность на изгиб -- не менее 50 МПа. Такие плитки могут быть использованы как для внутренней, так и для наружной облицовки полов и ступеней

5. Назвать изделия из стекла и указать, где в строительстве их применяют

Область применения оконного стекла: остекление окон, витражей, балконных дверей, световых фонарей, теплиц, оранжерей и других светопрозрачных ограждающих конструкций жилых зданий и промышленных сооружений.Качественные листы оконного стекла прозрачны и бесцветны - никаких радужных и матовых пятен, несмываемых налетов, и других следов выщелачивания на поверхности! Допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки, но при условии, что они не снижают коэффициента светопропускания (соотношения двух световых потоков - прошедшего через лист стекла к падающему на этот же лист). Прочность стекла зависит от нескольких составляющих: способа выработки и обработки поверхностей и торцов, однородности, степени отжига или закалки, состояния поверхности листа и его размеров. Выбирая стекло, помните, что появившиеся в процессе изготовления на поверхностях листа и в его объеме микротрещины и неоднородности снижают прочность примерно в 100 раз. Внимательно осмотрите кромки, они должны быть ровными, а углы целыми. Даже небольшие сколы и зазубрины по кромкам станут концентраторами напряжения, такое стекло - не жилец. Наличие маленьких дефектов (пузырей, инородных включений, царапин и так далее) возможно, но регламентируются специальными стандартами. Для обычного оконного остекления чаще применяют листы толщиной 2,5-4 мм. Для больших же окон и витражей они не годятся, не выносят ветровой нагрузки. В таких случаях следует устанавливать более толстое стекло - 6 или даже 10 мм. Причем чем выше расположено большое окно, тем толще должно быть стекло и тем меньше площадь его листа. И еще одна важная вещь. Хотя свойства стекла мало зависят от направления его резки, все же желательно размечать длинную сторону оконного стекла параллельно длинной стороне раскраиваемого листа. Оформляя заказ, имейте это в виду. Кстати, нарезка стекла удорожает его стоимость примерно на 30 процентов

Область применения цветного стекла: остекления световых проемов помещений различного назначения, художественное оформления фасадов и интерьеров, внутренняя облицовка, а также для изготовления оконных, дверных или декоративных витражей. В строительстве применяется цветное стекло окрашенное в массе, его делают так же, как бутылочное. Изготовленное накладным способом (когда лист состоит из двух слоев, плотно соединенных при формовании - основного бесцветного и тонкого цветного) - слишком дорогое, чтобы из него строить что-либо больше телевизионной тумбы. Согласно стандарту, на цветном стекле не допускаются пузырьки размером более 0,8 мм, сосредоточенные в одном месте (так называемая мошка). Считается нормальным, если на листе встретится одна растянутая полоса длиной менее 13 мм или одна-две царапины до 10 мм. Если полосы и царапины длиннее или их больше - это брак. Качество внешнего вида цветного стекла определяют, рассматривая его при естественном освещении, причем лист должен отстоять от наблюдателя на расстоянии в один метр. Цветные стекла иногда называют также абсорбирующими, так как они поглощают (абсорбируют) больше солнечной тепловой энергии, чем обычные прозрачные.

Область применения армированного стекла: остекление окон, световых фонарей, перегородок в производственных, общественных и жилых зданиях, для устройства балконных ограждений. Армирование стекла производят так: в середину листа параллельно его поверхности в процессе изготовления помещают металлическую сетку с квадратными ячейками. Сетку применяют сварную из стальной проволоки, а для стекла высшей категории качества - еще и с защитным алюминиевым покрытием. Сторона квадратной ячейки составляет 12,5 или 25 мм. Сетка должна быть расположена по всей площади листа на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхности стекла. В результате получается светопропускающий материал, обладающий повышенной безопасностью и огнестойкостью. Здесь надо внести ясность. Армирование не увеличивает механическую прочность стекла и даже снижает его примерно в 1,5 раза. От воров оно тоже не спасет. Зато наличие сетки не позволит осколкам разлетаться и выпадать из переплетов, если, например, в него влетит мяч или камень. Качественное армированное стекло должно отламываться по линии надреза, не растрескиваясь. Если в нем много пузырей - это брак. Одна из поверхностей армостекла может быть узорчатой или рифленой. Есть и цветное армированное стекло, изготовляется оно из стекломассы, окрашенной окислами металлов. Наиболее распространены цвета - золотисто-желтый, зеленый, лилово-розовый, голубой. Работать с армированным стеклом в домашних условиях довольно сложно (трудно отколоть маленькие кусочки), но можно. Нарезают его обычным способом, потом отделяют куски друг от друга, а выступающие по краям кончики проволоки откусывают плоскогубцами. Проволока тонкая и отламывается легко. Крепить армированное стекло лучше всего в переплетах сплошными штапиками со всех четырех сторон листа через резиновые прокладки или на замазке (мастике).

Область применения узорчатого стекла: остекление оконных и дверных проемов, устройство перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях. Не рекомендуется применять узорчатое стекло в помещениях с большим количеством пыли, копоти и т.п. Узорчатое листовое стекло имеет на одной или обеих поверхностях четкий рельефный повторяющийся рисунок и бывает как бесцветным, так и цветным. Цветное получают из окрашенного в массе стекла или нанесением на одну из поверхностей бесцветных окиснометаллических покрытий. Это декоративный материал. Наружные и внутренние витражи, ширмы, перегородки из него в фойе, вестибюлях, залах кафе получаются великолепные. А вот выгораживать узорчатым стеклом помещения для конфиденциальных разговоров не стоит.

Узорчатое, как и обычное или цветное стекло - не преграда для любителей подслушивать. Цвет и рисунок поверхности стекла должен соответствовать утвержденным эталонам. Глубина рельефных линий - от 0,5 до 1,5 мм. Узорчатое стекло должно пропускать и рассеивать свет. Коэффициент светопропускания бесцветного варианта при освещении рассеянным светом, если узоры нанесены только на одной стороне - не менее 0,75, если узоры на двух сторонах - 0,7. Светопропускание цветных узорчатых стекол определяется составом, цветом стекла и покрытий и составляет 30-65%.

Область применения солнцезащитного стекла: остекление окон, а также солнцезащитных устройств - козырьков, вертикальных экранов и т.д. Наиболее уместно применение в зданиях с активным использованием кондиционеров. Солнцезащитные стекла либо отражают либо поглощают излучение. Теплопоглощающие получают введением в стекломассу специальных добавок, окрашивающих ее в зеленовато-голубоватые или серые тона. Такие стекла пропускают 65-75 процентов света, а инфракрасных лучей - всего 30-35 процентов, причем их способность пропускать и поглощать лучи (при едином химическом составе) зависит от толщины листа. При высоком коэффициенте поглощения света темные теплопоглощающие стекла могут сильно нагреваться (на 50-70 градусов выше окружающей среды), поэтому их не рекомендуется использовать в наружном остеклении. Их также нежелательно подвергать неравномерному нагреву или охлаждению. Второй вид стекол, которые призваны защищать от солнца, - с прозрачными для видимых лучей спектра тонкими окиснометаллическими, керамическими или полимерными покрытиями. Покрытия эти наносят на одну из поверхностей обычного бесцветного стекла. Такие стекла тоже поглощают часть инфракрасного солнечного излучения, но нагреваются значительно меньше, а их светотехнические характеристики мало зависят от толщины листа. Благодаря солнцезащитным стеклам летом в помещении не так жарко, контрастность и яркость освещаемых предметов меньше. В результате снижается утомляемость глаз, люди меньше устают. Однако от прямых солнечных лучей такие стекла не защищают (яркость солнечного диска остается слишком высокой), так что от жалюзи или штор отказываться не надо. Приобретая солнцезащитное стекло, учтите: искажение цветов просматриваемых через него предметов должно быть минимальным.

Область применения теплосберегающего стекла: используются в основном при производстве стеклопакетов. Утечка тепла через оконные проемы в помещениях составляет в среднем 40 процентов, и здесь виной не только плохое утепление рам. Дело в том, что стекло поглощает тепло комнаты, а затем переизлучает его не только обратно в помещение, но и наружу. Наиболее практичный способ уменьшить излучение во внешнюю среду - не дать теплу проникнуть внутрь стекла, задержать его на поверхности. Для этого достаточно нанести на нее специальное оптическое покрытие, способное как бы отражать обратно в помещение тепловую энергию. Выпускаются стекла как с твердыми покрытиями - К-стекло, и с так называемыми мягкими - i-стекло. В отличие от мягкого покрытия твердые имеют неотъемлемую слабую поверхностную дымку, особенно заметную при ярком освещении. Окно с таким стеклом выглядит как вымытое грязной водой. Такие стекла наиболее часто применяются в современных ПВХ-окнах, ощутимо экономя энергию. Например, при наружной температуре -26 градусов и температуре в помещении +20, температура на поверхности стекла внутри помещения будет +5,1 - у обычного стеклопакета, +11 - у стеклопакета с К-стеклом, +14 - с i-стеклом.

Область применения закаленных стекол: остекление окон и перегородок, дверей, ограждений балконов, лестничних маршей и т.д., а также при производстве изолирующих стеклопакетов или ламинированных стекол. Закаленные стекла изготавливают из листов неполированного, полированного или узорчатого стекла на специальных закалочных установках. При необходимости в стекле предварительно делают требуемые вырезы, отверстия, обрабатывают кромки, потому что готовые закаленные стекла нельзя резать, сверлить и подвергать другим видам механической обработки. Закалка стекла в некотором роде похожа на закалку стали. Сначала его разогревают выше температуры размягчения, а затем быстро охлаждают в струях воздуха. При охлаждении первыми затвердевают поверхностные слои стекла. В них при остывании внутренних слоев возникают остаточные напряжения сжатия. Эти-то напряжения и обеспечивают механическую прочность и термостойкость стекла. Прочность закаленного стекла на изгиб и удар в 5-6 раз больше прочности обычного стекла, при этом и термическая стойкость его существенно выше. Разбитое закаленное стекло распадается на мелкие острые осколки. Причем это регламентированно требованиям стандартов качества - при контрольном разрушении острым молоточком массой 75 граммов закаленные стекла должны иметь не менее 40 осколков в квадрате размерами 50х50 мм или 160 осколков в квадрате 100х100 мм.

Наиболее уязвимым местом закаленного стекла являются его кромки. При монтаже конструкций необходимо оберегать его торцы от ударов, царапин и других повреждений. Светопропускание прозрачного закаленного стекла составляет не менее 84 процентов.

Область применения многослоцного стекла: целесообразно использовать в качестве стекол, защищающих от взлома, от пуль, от огня и шума, для защиты человека от различных травм, а также для изготовления изолирующих стеклопакетов. Многослойным или ламинированным называется стекло, состоящее из двух или более слоев, склеенных вместе с помощью пленки или ламинирующей жидкости. Слои могут быть: выполненные из стекла одного или различных типов, прямые или гнутые в соответствии с заданной формой (форму им придают до склейки). Процесс ламинирования сложный, выполняется с помощью автоматизированной линии в несколько стадий. Последний этап проводится в автоклаве под воздействием тепла и давления. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, но делает его безопасным - при разрушении осколки не разлетаются во все стороны, а остаются висеть на эластичной пленке. Кроме того, такие стекла (целые, разумеется) хорошо защищают и от ультрафиолетового излучения. Ламинированные стекла продают как в виде больших пластин, из которых нарезают полотна требуемого размера, так и в виде готовых изделий определенных форм и размеров.

Жидкое стекло - это водный раствор силиката натрия, воздушное вяжущее, изготавливаемое путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Полученное стекло после дробления растворяют в воде. Натриевое жидкое стекло применяется при производстве бетонов со специальными свойствами (кислотоупорных, жаростойких), огнезащитных красок и других материалов.

Такой материал незаменим в химической промышленности для производства силикагеля, силиката свинца, метасиликата натрия. В строительстве жидкое стекло применяется для защиты фундаментов от грунтовых вод,.гидроизоляции. стен, полов и перекрытий подвальных помещений, устройства бассейнов. Но это не единственное предназначение "водного раствора силиката натрия". Он удачно подходит для склеивания и связки строительных материалов, изготовления кислотоупорных, огнестойких и огне-упорных силикатных масс. Им можно склеивать бумагу, картон, стекло, фарфор. Жидким стеклом можно пропитывать ткани, бумагу, картон и деревянные изделия для придания им большей плотности и огнестойкости. Материал успешно используется для изготовления силикатных красок, клеев, моющих и чистящих средств, в качестве защитного средства при обрезке и ранении деревьев.

Область применения жидкого стекла: в мыловаренной, жировой, химической, машиностроительной, текстильной, бумажной промышленности, в том числе, для производства картонной тары. В черной металлургии, как связующий материал при изготовлении форм и стержней. В литейном производстве, в качестве флотационного реагента при обогащении полезных ископаемых [1].

6. Что представляют собой ситаллы и шлакоситаллы? Каковы их
свойства и где целесообразно их применять

Ситаллы - стеклокристаллические вещества, полученные кристаллизацией стекла(дополнительная термообработка + катализаторы - соединения фторидов или фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов). Внешний вид - черные, коричневые, кремовые и др. цвета, бывают глухие и прозрачные. Предел прочности при сжатии более 500 МПа. Малое тепловое расширение, высокая прочность, термостойкость, долговечность, стойкость к агрессивным воздействиям, износостойкость и др. Применяются при изготовлении прочных, химически и термически стойких труб и изделий, облицовочных плит.

Шлакоситаллы - строительные материалы микрокристаллического строения, получаемые из металлургических шлаков. Изделия формуют из расплава шлака с добавками методом непрерывного проката или прессованием и направляют, затем, на термообработку. Имеют высокую прочность, твердость, износо- и термостойкость, стойкость к агрессивным химическим воздействиям. Цвет белый или тёмно-серый. Используют для облицовки стен в промышленных зданиях с агрессивным производством.

гранит мрамор известняк стекло

Часть 2. Вариант 3

Задача 1 Рассчитать расход материала (цемента и заполнителей), нужный для бетонирования плит, балок и колонн среднего сечения общим объемом 1000 м3. Марка бетона 300. Подвижность бетонной смеси - 4 см. Для приготовления бетонной смеси использованы: портландцемент активностью 460 кгс/см2, песок речной, гранитный щебень наибольшей крупностью 20 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Вопросы

1. Как приготовляют пенобетон и газобетон, каковы их свойства и где их применяют

Газобетон -- это один из видов ячеистых бетонов (наряду с пенобетоном и газопенобетоном), представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1-3 мм. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор.

Приготовление газобетона в основном сводится к следующим операциям: вода, а затем вяжущее и кремнеземистая добавка поступают в газобетономешалку, после перемешивания смеси в течение 2--3 мин (при включенном перемешивающем механизме) вводят водную суспензию алюминиевой пудры и некоторое время перемешивают составляющие материалы.

Сразу же по окончании перемешивания газобетонную смесь выгружают в стальные формы с расчетом на последующее увеличение объема бетонной смеси при вспучивании.

В настоящее время внедряется в технологию изготовления газобетонов способ комплексной вибрации, позволяющий снизить содержание воды в газобетонных смесях на 40--45%.

В этом случае во время перемешивания и вспучивания смесь подвергается вибрации (в специальной установке), при которой достигается тиксотропное состояние бетонной смеси, что делает ее достаточно подвижной и податливой для хорошего вспучивания при уменьшенном содержании воды. При изготовлении газобетонов в самоходном виброгазосмесителе ВНИИстрома перемешивание производят в вибросмесителе (рис.), а вспучивание массы - на виброплощадке.

Газобетон приготовляют на портландцементе (иногда с добавкой извести до 10% от массы цемента для более интенсивного газовыделения) в смеси с молотым кварцевым песком или другими кремнеземистыми компонентами, водой и газообразователем.

Свойства газобетона:

- прочный, но легкий;

- не горит, не гниет и не боится сырости;

- теплоудерживающий (работает как аккумулятор тепла);

- экологически чистый (не содержит вредных для здоровья веществ);

- удерживает благоприятный микроклимат в помещениях (дышащий материал).

Пенобетон изготовляют путем перемешивания цементной растворной смеси с технической пеной устойчивой структуры, которую получают при перемешивании в пеновзбивателях или лопастных мешалках пенообразователя с водой и стабилизаторами. В качестве пенообразователей применяют водные растворы сапонина (вытяжка из растительного мыльного корня) или водные клее-канифольные растворы, приготовляемые из канифоли и животного клея, а также препарат ГК (гидролизованная боенская кровь). Техническая пена хорошо смешивается с растворной смесью и позволяет получить пористую структуру затвердевшего цементного раствора.

Пенобетон изготовляется, в пенобетономешалке, состоящей из трех барабанов с вращающимися лопастями. В одном из двух барабанов, расположенных вверху, перемешивается растворная смесь, а в другом готовится устойчивая пена. Затем растворная смесь и пена перепускаются в третий, нижний барабан-мешалку, где и перемешиваются в течение 2--3 мин. Готовая пенобетонная смесь заливается в стальные формы, в которые при изготовлении армированных изделий предварительно уложена металлическая арматура. При твердении пенобетона в автоклавах при давлении 9--13 атм и температуре 175--180°С происходит химическое взаимодействие Са(ОН)2 с Si02, входящих в состав кремнеземистого компонента. При этом образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, обусловливающие механическую прочность пенобетона.

Свойства пенобетона:

- высокими теплозащитными свойствами: сопротивление теплопередаче в три с лишним раза больше, чем у пустотелого кирпича, что существенно снижает расходы на отопление и прогревание холодного помещения:

- широким диапазоном прочности: 3-100 кг/см2 допустимая этажность строительства 4 этажа;

- повышенной морозостойкостью: более 35 циклов;

- повышенной пожаробезопасностью: стены из пенобетона (150 мм) выдерживают прямое воздействие огня в течение 4 часов, а толщиной 100 мм - 2,5 часа;

- высокая пористость: в помещениях из пенобетона не накапливается радон, продукты метаболизма, вредные примеси и сырость, ячеистая структура обеспечивает оптимальную воздухо- и паропроницаемость;

- сорбционная влажность 5-6%, что меньше положенных по нормам 10%;

- изделия из пенобетона хорошо пилятся, "гвоздятся" и "шурупятся";

- великолепное шумоглушение - до 58 ДБ;

- коэффициент линейного расширения для пенобетона имеет такое же значение, что и для нормального бетона. Этот коэффициент важен при использовании бетона на больших площадях крыш, которые подвергаются воздействию тепла и холода.

Газобетон и пенобетон может выпускаться как строительный материал в следующих видах изделий:

- стеновые блоки, перегородки и перемычки;

- панели покрытий и перекрытий;

-теплоизоляционные перегородки;

- арочные и U - образные блоки;

2. Особенности технологии изготовления железобетонных конструкций кассетных формах

Кассетный способ производства, являясь по существу стендовым методом, выделяется в самостоятельную группу.

Суть этого способа заключается в том, что формование изделий происходит в вертикальном положении в стационарных разъемных групповых металлических формах-кассетах, в которых изделия находятся до приобретения бетоном заданной прочности. Рабочее звено, занятое в производстве изделия, перемещается от одной кассетной установки к другой, что при соответствующем числе форм позволяет осуществлять непрерывный производственный поток.

Кассетным способом изготавливают внутренние несущие стеновые панели, панели перекрытий, балконные плиты и другие железобетонные изделия, имеющие габариты, соответствующие размерам отсеков кассетных установок. В кассетных установках применяют подвижные бетонные смеси с осадкой конуса 7-9 см и выше с предельной крупностью заполнителя 20 мм:

Изготовление изделий производят следующим образом. После очистки, смазки и сборки кассетных установок в формовочные отсеки устанавливают арматурные каркасы и закладные детали. Затем заполняют их бетонной смесью. Уплотнение бетонной смеси осуществляют вибрацией. В зависимости от конструкции кассетной установки вибрация бетонной смеси может передаваться через арматурный каркас, виброгребенку, путем вибрации внутренних разделительных стенок, а также за счет вибрации днища отсека кассетной формы. После уплотнения верхнюю поверхность отформованных изделий заглаживают и покрывают крышками, матами или полимерными пленками в целях предотвращения испарения влаги из бетона во время тепловой обработки.

Установки со складывающимся сердечником предназначены для формования и термообработки объемных элементов лифтовых шахт, секций коллекторов и пешеходных переходов. Цикл изготовления изделий составляет 6 ч. Одновременно могут формоваться 2 элемента лифтовых шахт или 2 секции коллекторов, или 1 секция пешеходных переходов.

3. Перечислить виды строительных растворов, опишите методы определения качества и применяемые приборы

Классификация строительных растворов

По плотности в сухом состоянии растворы делят: на тяжелые с плотностью 1500 кг/м3 и более, для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески; легкие растворы, имеющие плотность менее 1500 кг/м3, заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.

По виду вяжущего строительные растворы бывают: цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях; известковые на воздушной или гидравлической извести, гипсовые -- на основе гипсовых вяжущих веществ -- гипсового вяжущего, ангидритовых вяжущих; смешанные -- на цементно-известковом вяжущем. Выбор вида вяжущего производят в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации здания или сооружения.

По назначению строительные растворы делят: на кладочные для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов; отделочные для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесение декоративных слоев на стеновые блоки и панели; специальные, обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т.д.). Специальные растворы имеют узкое применение.

По физико-механическим свойствам растворы классифицируют по двум важнейшим показателям: прочности и морозостойкости, характеризующим долговечность раствора. По величине прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на восемь марок: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Растворы М4 и 10 изготовляют на местных вяжущих (воздушной и гидравлической извести и др.). По степени морозостойкости в циклах замораживания растворы имеют девять марок морозостойкости: от F10 до F300.

Состав раствора обозначают количеством (по массе или объему) материалов на 1 м3 раствора или относительным соотношением (также по массе или объему) исходных сухих материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1. Для простых растворов, состоящих из вяжущего и не содержащих минеральных добавок (цементных или известковых растворов) состав будет обозначен, например, 1:6, т. е. на 1 ч. вяжущего приходится 6 ч. песка. Состав смешанных растворов, состоящих из двух вяжущих или содержащих минеральные добавки, обозначают тремя цифрами, например 1:0,4:5 (цемент: известь: песок). Однако следует учитывать, что в цементных смешанных растворах за вяжущее принимают цемент совместно с известью.

В качестве мелкого заполнителя применяют: для тяжелых растворов -- кварцевые и полевошпатовые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород; для легких растворов -- пемзовые, туфовые, ракушечные, шлаковые пески. Для обычной кладки кирпича, камней правильной формы, в том числе и блоков, наибольший размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм; для бутовой кладки, а также замоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций и для песчаного бетона -- не более 5 мм; для отделочного слоя штукатурки-- не более 1,2 мм.

Минеральные и органические добавки применяют для получения удобоукладываемой растворной смеси при использовани портландцементов. В качестве эффективных минеральных добавок в цементные растворы вводят известь в виде теста. Добавка извести в цементных растворах повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость и дает экономию цемента. В качестве неорганических дисперсных добавок применяют активные минеральные добавки -- диатомит, трепел, молотые шлаки и т. д.

Поверхностно-активные добавки используют для повышения пластичности растворной смеси и уменьшения расхода вяжущего, вводят в растворы десятые и сотые доли процента от количества вяжущих. В качестве поверхностно-активной органической добавки применяют сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ), гидролизированную боенскую кровь (ГК), мылонафт, гидрофобнопластифицирующую добавку «флегматор» и др.

Требования к качеству вяжущих, заполнителей, добавок и воды такие же, как и к материалам, применяемым для приготовления бетонов [3].

Виды и применение строительных растворов

Растворы для каменной кладки. Составы кладочных растворов и вид исходного вяжущего зависят от характера конструкций и условий их эксплуатации. Строительные кладочные растворы изготовляют трех видов: Цементные, цементно-известковые и известковые.

Цементные растворы применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой, т. е. в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и водостойкости.

Цементно-известковые растворы представляют собой смесь цемента, известкового теста, песка и воды.

Эти растворы обладают хорошей удобоукладываемостью, высокой прочностью и морозостойкостью.

Цементно-известковые растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.

Известковые растворы обладают высокой пластичностью и удобоукладываемостью, хорошо сцепляются с поверхностью, имеют малую усадку. Они отличаются довольно высокой долговечностью, но являются медленнотвердеющими. Известковые растворы применяют для конструкций, работающих в надземных частях зданий, испытывающих небольшое напряжение.

Отделочные растворы. Различают отделочные растворы -- обычные и декоративные. Отделочные растворы приготовляют на цементах, цементно-известковых, известковых, известково-гипсовых вяжущих. В зависимости от области применения отделочные растворы делят на растворы для наружных и внутренних штукатурок. Составы отделочных растворов устанавливают с учетом их назначения и условий эксплуатации. Эти растворы должны обладать необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с основанием и мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин штукатурки.

Для наружных штукатурок каменных и монолитных бетонных стен зданий с относительной влажностью воздуха помещений до 60% применяют цементно-известковые растворы, а для деревянных и гипсовых поверхностей в районах с устойчиво сухим климатом -- известково-гипсовые растворы. Для наружной штукатурки цоколей, поясков, карнизов и других участков стен, подвергающихся систематическому увлажнению, используют цементные и цементно-известковые растворы на портландцементах. Для внутренней штукатурки стен и перекрытий здания при относительной влажности воздуха помещений до 60% применяют известковые, гипсовые, известково-гипсовые и цементно-известковые растворы.

Декоративные цветные растворы используют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, для отделки фасадов зданий и элементов городского благоустройства, а также для штукатурок внутри общественных зданий.

Для приготовления декоративных растворов в качестве вяжущих применяют: портландцементы (обычный, белый и цветной) -- для отделки слоистых железобетонных панелей и панелей из бетонов на легких пористых заполнителях; известь или портландцемент (обычный, белый и цветной) -- для лицевой отделки панелей из силикатного бетона и для цветных штукатурок фасадов зданий; известь и гипс -- для цветных штуку гурок внутри зданий.

В качестве заполнителей для цветных декоративных растворов используют промытый кварцевый песок и песок, получаемый дроблением гранита, мрамора, доломита, туфа, известняка и других белых или цветных горных пород. Для придании отделочному слою блеска в состав раствора вводят до 1% слюды или до 10% дробленого стекла. В качестве красителей применяют щелочестойкие и светостойкие природные и искусственные пигменты (охру, сурик железный, мумию, оксид хрома, ультрамарин и др.).

Специальные растворы. К специальным относятся растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций, инъекционные растворы, растворы для полов, гидроизоляционные тампонажные, акустические и рентгенозащитные.